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Drahtlosmessgerät im Feldeinsatz Wasseranalytik mit WiFi

| Autor/ Redakteur: Dr. Klaus Reithmayer* / Christian Lüttmann

Kabel gehören der Vergangenheit an – moderne Elektronik funktioniert kabellos. Welche konkreten Vorzüge kabellose Messgeräte für die Gewässeranalytik bringen, zeigt ein Erfahrungsbericht von Laboranten eines bayerischen Wasserwirtschaftsamtes.

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Abb.1: Ein Meßgerät, drei Elektroden, Funkmodule: das WTW Multi 3630 IDS im Feldeinsatz
Abb.1: Ein Meßgerät, drei Elektroden, Funkmodule: das WTW Multi 3630 IDS im Feldeinsatz
(Bild: Xylem Analytics)

Wireless ist „in“. Die drahtlose Übertragung von Daten ist heutzutage im Alltag angekommen: Der Gebrauch von Smartphones ermöglicht an nahezu jedem Punkt die Verbindung ins Internet. Zu Hause sind Anrufe mit kabellosen Telefonen schon seit fast drei Jahrzehnten Standard, ebenso wie die seit Jahren breite Verwendung von WLAN für Laptops und Tablets. Und ein Auto mit einem Schlüssel händisch aufzuschließen, mutet schon fast antiquarisch an – viele moderne Fahrzeuge besitzen nicht einmal mehr mechanisch bedienbare Schlösser.

Drahtlostechnik im Test

So wie der Alltag bereits deutlich entkabelt ist, so sagen auch Hersteller von Messtechnik dem Kabelgewirr den Kampf an. Die drahtlose Messung von Kenngrößen wie pH, Leitfähigkeit und gelöstem Sauerstoff hält Einzug in immer mehr Labore und Prüfstellen. Ein bayerisches Wasserwirtschaftsamt hat den Test gemacht und Drahtlos-Equipment im Feldeinsatz auf die Probe gestellt.

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Ausgestattet mit einem modernen digitalen Messgerät, zugehörigen Sensoren und Übertragungszubehör, hat eine Gruppe von Probenehmern und Labormitarbeitern das kabellose System auf die Verwendung im Labor und im Freiland überprüft. Um es vorwegzunehmen: Die Reaktion war durchweg positiv.

Aber im Einzelnen: Bei dem getesteten Messgerät handelte es sich um ein tragbares Multi 3630 IDS Messgerät mit drei Kanälen. Weiteres Equipment für den Feldversuch war:

  • zwei pH-Elektroden vom Typ ­Sentix 980-P und Sentix 940-P,
  • eine Leitfähigkeitsmesszelle vom Typ Tetracon 925-P,
  • ein optischer Sauerstoffsensor FDO 925-P und
  • ein Gerätemodul, Typ IDS ­WLM-M, zur Digitalübertragung.

Jeder genutzte Sensor erhielt zudem ein Kommunikationsmodul vom Typ IDS WLM-S. Dabei können bis zu drei Sensoren über ein einzelnes Gerätemodul kommunizieren. Die zugehörigen Ladeschalen mit USB-Netzteil waren ebenfalls Bestandteil der Ausrüstung.

Weniger Glasbruch im Labor

Die erste Bewährungsprobe erfuhr das System im Labor. Hier analysieren die Mitarbeiter die gesammelten Proben zum Abgleich mit den im Feld erzielten Ergebnissen. Wie in fast jedem Labor spielt der verfügbare Messplatz eine große Rolle, die Laboranten müssen eine große Anzahl von Wasserproben unter beengten Verhältnissen effektiv und in kurzer Zeit bestimmen. Normalerweise sind die Sensoren mit Kabeln am Messgerät verbunden. In diesem Fall ist man entweder gezwungen, die Proben nacheinander innerhalb der Reichweite der Kabellänge zu messen und dabei genau darauf zu achten, keine Gläser umzuwerfen. Oder aber man muss mit dem Messgerät in der Hand die Proben der Reihe nach durchgehen. Gerade im zweiten Fall hat man keine Hand mehr frei, um z.B. ein Becherglas oder anderes eventuell benötigtes Equipment heranzuholen.

Hier zeigt sich der Vorteil der drahtlosen Messung: Mit dem drahtlosen System ließen sich die Proben problemlos nacheinander vermessen, wobei die zweite Hand für zusätzliche Aufgaben frei blieb. Die Gefahr, Probengläser mit einem Kabel umzustoßen, entfällt. Per Knopfdruck am Sensormodul wurden die Messwerte ins Messgerät zur Dokumentation übertragen. Der Handhabungsvorteil führte zu einer Zeitersparnis von gut 20% gegenüber der herkömmlichen Messtechnik. Anzufügen ist noch, dass alle notwendigen Vorbereitungen wie das Kalibrieren der pH-Elektroden ebenfalls kabellos stattfanden.

Proben aus sicherer Distanz

Abb.2: Mit der Drahtlos-Technik können die Meßdaten über Entfernungen von über 10 m übertragen werden.
Abb.2: Mit der Drahtlos-Technik können die Meßdaten über Entfernungen von über 10 m übertragen werden.
(Bild: Xylem Analytics)

Ein zweiter Einsatzbereich war die Messung im Oberflächengewässer, sowohl an Seen als auch an Flüssen innerhalb des Einzugsgebiets. Klassisch geht man möglichst nahe ans Ufer und lässt den oder die Sensoren dort ins Wasser. Es geht aber auch einfacher. Mit einem Schöpfer, der an einem Teleskop befestigt ist, entnimmt man aus sicherer Distanz die Wasserprobe und misst direkt im Schöpfer oder einem mitgebrachten Becher. Störende Kabel sind nicht vorhanden, das Gerät befindet sich an einem sicheren Ort im Umkreis von zehn Metern und die Übertragung der Messdaten erfolgt einfach per Knopfdruck. Das ist auch für die Gesundheit der Anwender förderlich. Denn körperliche Zwangshaltungen oder Balancieren an unbefestigten Ufern lassen sich so auf ein Minimum reduzieren und der Probenehmer vermeidet z.B. Gefahren bei hohen Wasserständen und starker Strömung.

Wasserproben im Trockenen

Als dritter Test wurde ein Grundwasserpumptest durchgeführt. Dieser Test fand an einem Tag mit starkem Niederschlag statt, was den wasserdichten Funkmodulen (IP 66) aber keine Probleme bereitete. Bei einem solchen Test wird an einer Grundwassermessstelle das Wasser definiert abgepumpt und durch ein Durchflussgefäß geführt, in dem i.d.R. drei, manchmal auch vier Sensoren stecken. Die gemessenen Parameter sind pH, Leitfähigkeit, gelöster Sauerstoff und optional auch das Redoxpotenzial. In diesem Fall wurden lediglich pH, Leitfähigkeit und Sauerstoff bestimmt.

Der Test verlief zufriedenstellend. Bei strömendem Regen konnten die Tester ihre Messwerte bequem im trockenen Fahrzeug erfassen und speichern. Das sonst übliche Hantieren mit Kabeln, das umständliche Durchführen der Kabel durch die Fahrzeugtür und das Verstauen der nassen Kabel war nicht notwendig.

Für optimale Ergebnisse im Labor bietet die Leitfähigkeits-Fibel Grundlagen und Handhabungstipps zur Leitfähigkeitsmessung.

Fazit

Die Mitarbeiter des Wasserwirtschaftsamtes, die den Test durchführten, bewerteten die drahtlose Messtechnik als gelungen: „Die IDS-Funkelektroden gefallen uns ausgezeichnet, die Messung im Freiland ist durch sie viel komfortabler geworden. Auch bei kabelgebundenen IDS-Sensoren sind die dünnen, geschmeidigen Kabel, die fast unbeschränkte Kabellänge, und die Möglichkeit, mit den gleichen Sensoren auch Tiefenmessungen vornehmen zu können, ein deutliches Plus.“ Mit diesen Systemen lassen sich somit alle anfallenden Arbeiten rund um die Gewässeranalytik sowohl im Labor als auch im Freien bequem, sicher und zeitsparend erledigen.

* Dr. Klaus Reithmayer, Xylem Analytics Germany GmbH & Co. KG, 82362 Weilheim

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